厭氧工藝在豆制品廢水處理中的應用

摘要：本文主要介紹了幾種厭氧工藝在豆制品加工產生的廢水處理中的應用。這些厭氧工藝主要有UASB工藝、ABR工藝、中溫厭氧工藝、EGSB工藝等，合理設計的厭氧工藝對豆制品加工廢水中COD的去除率普遍在80%以上，可為豆制品加工企業的廢水處理及反應器的工程設計提供可行的途徑和有益的參考。

Abstract： This article mainly introduces the application of several anaerobic processes in the treatment of wastewater from soybean product processing. These anaerobic processes mainly include UASB process， ABR process， medium temperature anaerobic process， EGSB process， etc. The reasonably designed anaerobic process generally removes over 80% of COD in the waste water of soybean product processing， which can be used by soybean product processing enterprises. The engineering design of wastewater treatment and reactor provides a feasible way and useful reference.

關鍵詞：豆制品加工;厭氧工藝;廢水處理

Key words： soybean products processing;anaerobic process;wastewater treatment

中圖分類號：X703 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1006-4311（2020）15-0262-02

0 ?引言

我國是最早種植和食用大豆的國家，以大豆和豆制品傳承至今已有幾千年的歷史，并產生非發酵豆制品與發酵豆制品兩大種類，例如非發酵類豆制品豆皮、腐竹等，發酵如腐乳等，在飲食方面受到廣大人民喜愛。近年來，我國豆制品加工產業日新月異，產品種類琳瑯滿目，食品安全質量也得到極大提高。2019 年，因為播種面積增加11%，而且政府向大豆種植戶提供多項補貼，我國大豆產量增至1810萬噸，高于2018年的1595萬噸。近年來，中國豆制品規模以上企業銷售收入增長到1000億元以上，更加驚人的是，僅僅幾年，這些規模以上企業的銷售收入幾乎增長了一倍。

豆制品加工產業日益發展，隨之帶來的問題是，加工時產生的廢水量的猛增，目前豆制品加工廠的污水治理在規模企業常見辦法是生化處理，而眾多生化處理工藝中，厭氧工藝不可或缺。

1 ?UASB工藝在豆制品廢水處理中的應用

UASB反應器即上流式厭氧污泥床反應器，其工作原理是使污水進入后與底部污泥再次混合接觸，污水中的有機物被污泥中的各種微生物經過同化作用或異化作用而分解。反應器內進行以厭氧為主的生化反應，并產生CH4等氣體，釋放排出。氣泡向上不斷聚集形成大氣泡，之后可能又發生破裂，使得部分顆粒污泥下落。如此反復，混合攪動，最終經三相分離器分離，到達氣室，顆粒污泥自身緩慢絮凝，顆粒污泥最終逐漸增大，因自身重量沉降，上清液從溢流堰流出。

有研究表明，利用UASB工藝與CASS工藝合用，針對河北某豆制品廠排放的COD約8000mg/L、SS約300mg/L廢水進行處理，在調節池水里停留時間4.8h、沉淀時間1.5h、UASB停留時間14h、CASS曝氣時間3.7h、沉淀時間1.7h的條件下，整套工藝COD總去除率達到98.5%左右，達到了良好的去除效果。該研究中發現，沉淀工藝段、厭氧工藝段（UASB）、好氧工藝段（CASS）的COD去除率分別是28%、91%、76%，折算為總COD的去除率的貢獻分別是28%、65.5%、5%?？梢?，厭氧UASB厭氧工藝段的貢獻最大。

2 ?ABR工藝在豆制品廢水處理中的應用

ABR反應器是一種復雜流態的厭氧反應器，該工藝使用一系列垂直放置的折流板使得廢水在其中內沿折流板上下流動，借助于產氣使得反應器內的活性污泥上下運動，但是整個反應器內的水流則以較慢的速度作水平推流。由于污水在折流板的作用下，呈上下鋸齒形流動，再者經過折流板的阻擋及污泥自身的沉降作用，活性污泥被有效地截留在反應器內。

李林利用ABR厭氧工藝配合MSBR工藝，對婁底某生物視頻加工廠的豆制品廢水進行了試驗，取得了良好效果。

該工程應用關鍵設計參數如下：ABR反應器有效水深5.0m，停留時間24h，容積負荷2.1kgCOD/（m3·d），池內設置有彈性填料，利于污泥附著生長，強化厭氧處理效果。并在ABR反應器末端設置有穿孔曝氣管，強度9m3/m2。同時設計有污泥回流泵，將在中建池的厭氧污泥用污泥泵回流至ABR進水口，補充污泥濃度，同時控制廢水堿度平衡。MSBR池有效水深4.9m，停留時間26h，反應池分兩個交替序批處理格等。兩個序批以6小時為一個周期交替作為排水池和澄清池，曝氣氣水比25：1。

通過分析表明，經過隔油沉淀的污水及ABR反應器進水COD約2460mg/L，經過ABR反應器處理后，本工藝段出水COD降至480mg/L，去除率達到80.5%，可見ABR工藝段是本工藝中COD去除量最多的工藝段。

3 ?中溫厭氧工藝在豆制品廢水處理中的應用

發酵溫度維持在30～50℃，產氣率較高。謝慧星通過實驗證明了中溫厭氧工藝對豆制品廢水處理的效果。實驗用廢水來源于某豆制品加工廠，COD約16000mg/L左右，SS約550mg/L;活性污泥來源于某公司的顆粒厭氧活性污泥。

實驗分為三步，第一步為微生物馴化，控制合適pH和溫度，先低濃度進水，再持續升溫，控制反應器溫度。加入營養液5d后定量取出上清液，再補充等量新的營養液。當溫度上升至30℃后，減慢升溫速度，最終升溫至36℃，相同的辦法投加營養液，同時記錄產氣量。

第二步為低運行階段，維持中溫36℃左右發酵，在產氣速率穩定后穩定后，加入定量稀釋的豆制品廢水，并做好檢測。

第三步為高負荷運行階段，投加未稀釋的豆制品廢水，并進行同樣分析檢測。

結果表明，在溫度為36℃左右的中溫厭氧環境下，反應12小時后，COD去除率達到89.49%，產甲烷勢為0.133L/（gCOD）。通過投加少量鐵屑試驗，證實投加鐵屑能明顯改善COD去除效率。

4 ?EGSB工藝在豆制品廢水處理中的應用

厭氧膨脹污泥床反應器上世紀人們在UASB反應器的基礎上研究開發的一種更為高效的厭氧反應器。EGSB污泥產率因相對其他工藝較低、占地面積較小，能抗較強的負荷沖擊，可以廣泛應用于處理低高、低濃度廢水而得以廣泛應用。

有試驗對EGSB工藝處理豆制品廢水進行了研究，該實驗通過對EGSB反應器在中溫條件下處理豆制品廢水，考察了進水水質、停留時間（HRT）等因素對EGSB反應器處理該類廢水的處理效果的影響。

通過為期3個月的試驗，進水COD逐步提升，最終達到1000mg/L，在8.42g/L的接種污泥質量濃度，不排泥，8～20g/L的平均污泥質量濃度，0.5～2d的停留時間的情況下，有機負荷率最高可以達到16.7kg·m-3/d。

試驗發現，EGSB反應器在中溫（32～35℃）條件下，能夠高效地處理高濃度豆制品加工廢水，反應器出水COD、BOD5的去除率均能達到85%左右。而且發現水力停留時間不變時，進水COD不會影響處理效果，即去除率維持基本不變;在進水污水COD濃度較高，超過10000mg/L時，如果同時水力停留時間又不超過1d時，會影響處理效果。本試驗結論是，EGSB反應器在水力停留時間為1d時，處理效果最好。豆制品廢水除了是高有機物廢水外，還是高氨氮廢水，EGSB通過厭氧氨氧化作用可以去除高達 35%左右的TN;EGSB反應器穩定運行期間，厭氧反應器消耗每克COD的CH4產率為0.08～0.14L/g，CH4含量為 60%～75%。

上述四種典型厭氧工藝均能大幅降解豆制品加工廢水中的有機物，對COD的去除率普遍在80%以上，能有效降低后續工藝處理的壓力，在豆制品加工行業的廢水處理工程中發揮著重要作用。合理設計的厭氧工藝，對整個豆制品廢水處理工藝能達標排放起著決定性作用。

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作者簡介：肖培（1984-），男，湖南長沙人，工程師，碩士研究生，主要從事給排水、環保。